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大地电磁测深法是一种以天然交变电磁场为场源的电磁勘探方法。观测到的电磁信号极其微弱、频带分布较宽、极易受各种噪声的干扰,是典型的非线性、非平稳信号。随着社会的不断发展进步,人文干扰噪声日益加剧,严重影响了电磁勘探的处理和解释精度,所以消除各种噪声干扰,提高原始资料的质量显得尤为重要。传统的数据处理是在傅里叶分析的基础上进行的,是基于电磁信号的平稳性、平面波、高斯分布以及最小相位的前提假设,然而与电磁信号的真实情况不完全相符,这势必造成阻抗估计、视电阻率计算的偏差,最终影响勘探效果。
Hilbert-Huang变换为最新发展起来的处理非平稳信号的时频分析工具,为大地电磁信号的去噪提供了一条新途径。Hilbert-Huang变换主要包括两个步骤:一是对被分析信号进行经验模式分解(EMD),生成有限个本征模式函数(IMF);二是对各阶本征模式函数进行Hilbert谱分析。
本文在深入分析Hilbert-Huang变换原理的基础上,建立了详细的EMD分解处理流程,开发了相应的的处理程序。文中提出了对EMD分解产生“端点效应”的改进方案,并对其分解停止准则进行了改进,开发出相应的改进程序。将改进的Hilbert-Huang变换用于实测大地电磁信号的时频分析,结果表明对大地电磁信号的动态变化过程刻画得非常清楚,反映了大地电磁信号的非线性、非平稳等特性。将改进的经验模式分解(LEMD)用于去除大地电磁信号中常见的人文干扰,分别对实测信号中的脉冲干扰、50Hz工频干扰、矩形干扰以及大尺度正弦周期干扰噪声进行去噪处理,从处理结果中体现出Hilbert-Huang变换良好的多带通和时空滤波器的特性,取得了较好的去噪效果。